POE及網絡在HDBaseT技術的應用

李世賢

一、數字視頻的誤區

數字視頻因為具備眾多的優點，逐步取代模擬視頻已經成為事實。在消費類產品應用中，因為系統簡單，信號源和顯示器的數量也相對單一，似乎對數字視頻系統的連接不需要做太多的考慮，以至大部分人產生了一個嚴重的誤區：數字視頻基本上是傻瓜級別：即插即用。

在專業視聽工程系統的設計中，由于信號源、顯示器的多樣化，以及傳輸距離的延長（應用環境的復雜化），數字視頻的設計已經變得比模擬視頻還要復雜，更不像大部分人認為的可以即插即用。在我們常見的數字視頻信號中，除了SDI型號，DVI、HDMI、DispIayPort、HDBase-T還要面臨這些基本的問題：

EDID的握手通訊

EDID的透明傳輸或仿真

HDCP的支持

HDCP的密鑰保持

HDCP的密鑰重生

所有這些問題的解決手段，我們統稱為“數字視頻的管理”，這是由數字視頻的特性決定的。與我們原來在意的模擬視頻的峰值、電平、-3dB、平直、升頻、定標等等，已經是完全不同的范疇。

二、視頻傳輸的困擾

在模擬視頻系統中，傳輸是整個系統最薄弱而且最關鍵的環節。很多案例證明：花高價搭建了一個昂貴、龐大的視頻系統，但往往質量就輸在大家以為不起眼的線纜上。還好，不管模擬系統的質量有多壞，但圖像至少是保證不會丟失的，否則工程無法驗收。在很多培訓中，我們發現不太明白如何計算視頻傳輸距離的技師大有人在，他們的經驗就是估算。假設你去咨詢10位工程技師：1920×1080/60Hz的RGB信號可以傳輸多遠？估計會得到至少六種不同的答案。當然，這些答案都不會全錯，只是大家忽略了一個重要的指標：圖像質量如何？

數字信號因為“峭壁效應”的客觀存在，所以傳輸的問題更加嚴峻。眼圖、波罩、侵蝕、噪點、靈敏度、線纜均衡、時基重建等等，是我們在數字視頻領域經常接觸的術語。

在數字視頻領域，大家對信號傳輸謹慎了很多，因為圖像質量比模擬年代還要直觀：一旦傳輸不好，直接會導致圖像不穩定、信噪比低甚至圖像完全消失。

在多年前，為了彌補DVI、HDMI信號傳輸距離極短的缺陷，制造商都有了自己的雙絞線傳輸方案，但都不理想：傳輸距離普遍在50米左右，而且不同品牌的產品不能兼容。而現在，一個小小的線纜均衡器就可以保證高清分辨率至少60米的銅纜傳輸；

同時，利用光纖也很好地解決了數字視頻的遠距離傳輸，特別是在不同建筑之間要做系統連接時，也有效地解決了電源不同地產生的干擾問題；

多模光纖傳輸

利用多模或單模光纖，很輕易地把高清視頻傳輸到數千米的距離，如果采用波分技術，甚至可以達到零幀延時，這似乎是非壓縮視頻遠程傳輸的終結方案，但同樣存在一些問題：造價？兼容性（每個廠家使用的技術不一樣）？所以，光纖傳輸還不算是標準方案，而且100米范圍左右應該是室內應用的典型距離，業內一直期盼有更廉價、更兼容的技術出現。

三、HDBaseT技術

HDBaseT技術于2010年應運而生，由LG、SAMSUNG、SONY和VaIens半導體公司組成的聯盟發起，該聯盟旨在對HDBaseT技術進行推廣和標準化，以便將未壓縮的高清多媒體內容用于家庭系統和商業傳播。HDBaseT技術的核心是5PIay：通過單一網線覆蓋未經壓縮的全高清數字音視頻、100BaseT以太網、POE供電及多種控制信號，傳輸距離與制造商的開發能力有關，但至少高達100米。

HDBaseT并不提供免費的技術使用，但成員擴展依然很迅速（可查http：//www.hdbaset.org.cn/members_list），而且產品基本在專業的AV市場，消費類電子的應用暫時不多見，理由很簡單：因為消費類電子已經有完美的HDMI 2.0版本，而且很少需要考慮長距離傳輸，制造商無謂去給產品增加額外的成本。針對這種情況，制造商推出了各種不同的HDBaseT收發器，使系統搭建能夠更好兼容不同HDBaseT聯盟提供的技術規范，使得各大制造商的產品可以互相兼容，但受二次開發能力及其它周邊芯片應用的差異，每個制造商的傳輸距離并不一致，目前最遠的傳輸距離可以高達170米。另外，HDBaseT可以支持的POE供電及網絡傳輸功能，也可以為工程實施提供很好的便利性：HDBaseT點對點應用：

如上圖，把發射器（TX97）的網絡端口接入網絡交換機，通過單一網線的傳輸，在系統末端接收器（RX97）的網絡接口即可把網絡信號取出，用于投影機的控制、升級或運行監控。當然，這個網絡供給的過程也可以反向提供。

另外，包括投影機需要的HDMI、RS-232、IR等信號，同樣是依靠HDBaseT信號打包提供，如果投影機具備HDBaseT的信號接口，那么末端的接收器可以省掉。

發射器與接收器的POE供電（嚴格來說應該稱為遠程供電）可以互相施為，即發射器和接收器只要單端供電即可，這個功能對于面板式的發射器或接收器特別有效，因為安裝面板的那端都不太方便取電。

HDBaseT系統應用：

雖然HDBaseT采用的編碼技術與以太網相同，而且具備以太網通道，但其數據包的技術不同于傳統的以太網數據包。HDBaseT僅依靠相同的物理布線，提供具有成本效益及便捷性的CAT架構所固有的優點。所以，HDBaseT不能通過網絡交換機進行管理和路由。

通過專業矩陣，可以對HDBaseT信號進行有效的管理和路由，在搭建一個龐大的HDBaseT系統時，POE供電及網絡傳輸的功能顯得更加便捷和強大：

如上圖，把HDBaseT輸入板卡（MX-TPS2-IB-P）和輸出板卡（MX-TPS2-OB-P）的網絡端口都接入交換機，通過單一網線的傳輸，即可以在系統中的所有發射器和接收器取出網絡。另外，只要在輸入、輸出板卡的POE端口插入48V直流電源，則整個系統的發射器和接收器都可以接受遠程供電。